CN103154465A - 用于在驱动构件和从动构件之间机械传输扭矩的装置以及用于将动力供给至使用这样的装置的发动机的空气压缩系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在驱动构件和从动构件之间，特别是在热机和供给动力至发动机的空气压缩机（2）之间，传输机械扭矩的装置。所述传输装置包括至少一个带轮（10、11、12、13）和释放器件（17），所述带轮用于在驱动构件和从动构件之间传输扭矩，所述释放器件（17）控制至少一个所述带轮（10、11、12、13），以便能够使得当释放器件处于接合状态下时在驱动构件和从动构件之间传输扭矩，或以便当释放器件处于解除接合状态下时限制传输。本发明还涉及一种用于供给动力至热机的空气压缩系统，特别是用于机动车辆的，所述系统包括压缩机（2）和扭矩传输装置（3），所述扭矩传输装置（3）能够使得扭矩在发动机的皮带（9）上被获取且所述扭矩被传输至压缩机，所述传输装置（3）能够在第一传动比下传输所述扭矩直到一定发动机速度阈值，且当所述阈值被超过时不再传输扭矩，或当发动机速度处于所述阈值以上时以较低传动比下传输所述扭矩。

Description

用于在驱动构件和从动构件之间机械传输扭矩的装置以及用于将动力供给至使用这样的装置的发动机的空气压缩系统

技术领域

本发明涉及用于在驱动构件和从动构件之间，特别是在发动机和供给发动机的空气压缩机之间，传输机械扭矩的装置。本发明还涉及供给发动机，特别是汽油发动机，的空气压缩系统。其特别是可在机动车辆的领域中将找到应用。

背景技术

目前正努力提供汽油驱动系统，所述汽油驱动系统对于具有减少的汽缸尺寸的发动机呈现出接近具有较大汽缸尺寸的发动机的性能水平。于是使得汽车可以装配有更小的发动机，其将允许燃料消耗和温室气体排放的减少，同时保持它们的驱动要求。

为此，发动机配备有涡轮增压器，即，涡轮机，由来自发动机的排气驱动，旋转地链接至压缩机，该压缩机压缩供给发动机的空气。

尽管这样的方案使得可以针对已经达到一定速度的车辆获得令人满意的性能水平，但它们仍对车辆的起步造成问题，即，从车辆停止的情形（其中发动机怠速）至车辆以足够速度运行的情形的过渡。

可针对该现象给出的一个解释是，涡轮增压器仅从一定发动机速度开始真正启用，该速度在汽缸尺寸变得更小时甚至更高，这是因为相关的排气流速率。

因此，针对具有减少的汽缸尺寸的车辆，需要使得可以在低发动机速度时补充涡轮增压器的作用的方案。

在该主题上，已知电驱动的压缩机。但是，它们需要电源以及复杂且昂贵的控制装置。

还已知其他的压缩机，由发动机的皮带驱动，以便增加其性能水平。但是，它们在整个发动机运行速度范围上操作，特别是在高速时，这需要它们具有特定特性。

发明内容

本发明的目的是减轻这些困难并为了该目的提出一种用于供给热机的空气压缩系统，特别是机动车辆的，所述系统包括压缩机和扭矩传输装置，所述压缩机特别是离心压缩机，所述扭矩传输装置使得扭矩从被发动机的曲轴驱动的皮带获取且将所述扭矩传输至压缩机。

所述皮带包括，例如，发动机的附件皮带。这应该理解为意思是，被发动机的曲轴驱动并用于驱动各种附件的皮带，所述附件例如是发动机冷却回路泵、空调压缩机等。

根据本发明，所述传输装置能够以第一传动比传输所述扭矩直到一定发动机速度阈值，且在所述阈值之上不再传输所述扭矩，或以较低传动比传输所述扭矩。所述发动机速度阈值例如为2000至3000rpm。其特别是大约2500rpm。

因此存在将在高速时不再要求压缩机的方案。其因此可以被构造为可靠的，而不必实施在必需以非常高的速度旋转的装置中遇到的复杂方案。这使其是简单并鲁棒的方案，该方案使得可以支持涡轮增压器，特别是在其几乎没有或没有效用的范围内。

此外，在这点上已经观察到，存在对可靠且不昂贵的用于当从动构件必须不或不需要在高速下被驱动时在驱动构件和从动构件之间传输机械扭矩的传输装置的普遍需要。

并且，本发明同样涉及用于在驱动构件和从动构件之间，特别是在发动机和供给发动机的空气压缩机之间，传输机械扭矩的装置，所述传输装置包括至少一个带轮和解除接合器件，所述带轮用于在驱动构件和从动构件之间传输扭矩，所述解除接合器件作用在所述带轮的至少一个上，以允许当解除接合器件处于接合状态下时，在驱动构件和从动构件之间行进扭矩的传输，或当解除接合器件处于解除接合状态下时，不传输。

根据各实施例：

-解除接合器件包括第一旋转构件和第一器件，所述第一旋转构件能够被驱动构件驱动旋转，所述第一器件用于将所述带轮的一个带轮与所述第一旋转构件旋转地联接/解除联接，所述一个带轮称为第一接合带轮，

-第一联接/解除联接器件包括绕组，所述绕组产生电磁场，所述第一旋转构件、所述第一接合带轮和所述绕组配置为当所述绕组被电流供电时允许所述带轮被所述旋转构件驱动，

-所述带轮或带轮中的一个称为速度改变带轮，具有使得可以以与驱动构件不同的速度驱动从动构件的速度减少和/或齿轮减速传动比，

-所述第一接合带轮是速度改变带轮或速度改变带轮中的一个，

-所述第一接合带轮能够驱动从动构件，

-所述装置包括附加皮带，链接至所述第一接合带轮，所述附加皮带能够链接至从动构件，

-其中一个所述带轮，称为第一输入带轮，和所述第一接合带轮安装为绕同一轴自由旋转，所述第一接合带轮旋转地链接至所述第一输入带轮，

-所述第一输入带轮是速度改变带轮或速度改变带轮中的一个，

-所述第一旋转构件或带轮或带轮中的一个，特别是第一输入带轮，设计为能够被驱动构件驱动，

-所述第一输入带轮是能够在飞轮模式下操作的带轮。

根据使得可以针对驱动构件的同一旋转速度以两个不同速度驱动从动构件的实施方式：

-所述装置包括带轮，称为第二输入带轮，能够在飞轮模式下操作，所述装置配置为使得当所述解除接合器件在解除接合状态下时所述第二输入带轮可将发动机扭矩传输至从动构件，

-当扭矩被解除接合器件传输时，所述第二输入带轮具有与所述装置的速度减少和/或齿轮减速传动比不同的速度减少和/或齿轮减速传动比，

-所述第二输入带轮能够被驱动构件驱动，

-所述第二输入带轮能够旋转地链接至从动构件，

-所述装置包括第三带轮和补充解除接合器件，所述第三带轮旋转地链接至第二输入带轮并被所述第一接合带轮驱动旋转，所述补充解除接合器件设置在所述第三带轮和从动构件之间，以便允许从动构件被所述第三带轮驱动或不被其驱动，

-补充解除接合器件包括第二旋转构件和第二器件，所述第二旋转构件能够旋转地链接至从动构件，所述第二器件用于将所述第三带轮与所述第二旋转构件旋转地联接/解除联接。

在对上述空气压缩系统的应用中，驱动构件是发动机的皮带，而从动构件是压缩机的齿轮减速传动装置的输入轮。根据不同实施例：

-齿轮减速传动装置具有齿轮减速传动比，其值为10至15，和/或传输装置的速度改变带轮或所述速度改变带轮确保皮带和压缩机的齿轮减速传动装置的输入轮之间大约为六的齿轮减速传动比，

-解除接合器件配置为允许扭矩在发动机和压缩机之间的传输，直到阈值发动机速度，

-阈值发动机速度为2000至3000rpm，特别是2500rpm。

附图说明

根据以下伴随有附图的描述将更好地理解本发明，以下描述仅作为说明给出，而不意图限制本发明，在图中：

图1示意性地示出根据本发明的压缩系统的示例性实施例，

图2示意性地示出图1的压缩系统的传输装置的第一示例性实施例，

图3a和3b示意性地示出图2的装置的根据其解除接合器件的接合状态和解除接合状态的使用，

图4示意性地示出图2的装置的变化实施例，

图5a和5b示意性地示出图4的装置的根据其解除接合器件的接合状态和解除接合状态的使用，

图6示意性地示出图2的装置的另一变化实施例，

图7a、7b和7c示意性地示出图6的装置的根据其各解除接合器件的不同状态的使用。

具体实施方式

如图1中所示，本发明首先涉及供应热机1的空气压缩系统，所述热机尤其是机动车辆的热机，所述空气压缩系统包括压缩机2和扭矩传输装置3。

压缩机2例如沿发动机1的空气供给管线4或空气进入管线定位。所述空气供给管线还包括，例如，涡轮增压器5，其基于来自发动机的在排气管线6中循环的排气的动能而被驱动。

特别地，所述压缩机2沿进入空气的流动方向定位在涡轮增压器5上游。其将能够安装为与空气进入管线的主要部分4a并联。阀7则可以被设置用于引导进入空气，或通过压缩机2或通过所述主要部分4a。

在排气侧，阀8还能够被提供用于允许排气不通过涡轮增压器5的涡轮机。

根据本发明，扭矩传输装置3使得可以从发动机1的皮带9获取扭矩并将所述扭矩传输至压缩机2。所述传输装置3能够以第一传动比传输所述扭矩直到一定发动机速度阈值，且在所述阈值之上不再传输所述扭矩或以较低传动比传输所述扭矩。

因此可以使用将不必需在非常高的速度下经受旋转应力的压缩机，例如，通过避免大于150000rpm的速度。

所述发动机速度阈值例如为2000至3000rpm。其特别是大约2500rpm。压缩机则可确切地在涡轮增压器较弱的范围上支持涡轮增压器。

压缩机2包括，例如，具有叶轮21的离心压缩机，所述叶轮链接至驱动轴22，这对本领域技术人员是已知的。所述轮，例如，由压缩机内部的齿轮减速传动装置23驱动，其尤其是在文件WO02/064997中描述的类型。所述装置例如在该装置具有大约10至15的齿轮减速传动比的构造中使用。

根据本发明的所述传输装置3本身能够在驱动构件（这里是发动机1的皮带9）和从动构件（这里是压缩机2的齿轮减速传动装置的输入轮16）之间具有大约为六的齿轮减速传动比。换言之，输入轮16将旋转为发动机的曲轴的大约六倍快。

如在以下图中所示的，本发明还涉及用于在驱动构件和从动构件之间传输机械扭矩的装置。所述装置将既在上述应用中使用，又更广泛地在采用驱动构件旋转地驱动从动构件的任何机械系统中使用，所述从动构件特别是不期望在驱动构件的加快转速期间以过大速度被驱动的从动构件。

所述传输装置包括至少一个带轮10、11、12、13和解除接合器件17，所述带轮用于在驱动构件（这里是皮带9）和从动构件（这里是压缩机2的齿轮减速传动装置23的输入轮16）之间传输扭矩，所述解除接合器件17作用在所述带轮的至少一个带轮11上，以允许当解除接合器件处于接合状态下时在驱动构件和从动构件之间进行扭矩的传输；或当处于解除接合状态下时，不传输。

解除接合器件包括，例如，第一旋转构件18和第一器件19，所述第一旋转构件18能够被驱动构件驱动旋转，所述第一器件19用于使所述带轮或所述带轮中的一个（称为第一接合带轮11）与第一旋转构件18旋转地联接/解除联接。

第一联接/解除联接器件19包括绕组20，所述绕组20产生电磁场，所述第一旋转构件18、所述第一接合带轮11和所述绕组20配置为允许当所述绕组被电流供电时所述带轮11被所述第一旋转构件18驱动。所述旋转构件18特别地包括由铁磁材料制成的盘状件，而绕组20在与所述盘状件成直角并通过其中心的轴线上取向，所述轴线还是所述第一接合带轮11的旋转轴线。绕组20由电流供电使得所述盘状件贴靠所述带轮11并允许带轮11被驱动旋转。

所述带轮或带轮的一个，称为速度改变带轮，将能够具有使得可以在与驱动构件不同的速度下驱动从动构件的速度减少和/或齿轮减速传动比。例如，是使得可以将从动构件驱动为比驱动构件更快的齿轮减速传动比。

所述第一接合带轮11，例如，是速度改变带轮或其中的一个。

所述第一接合带轮11能够驱动从动构件。特别地，它的齿轮减速传动比为二。换言之，在所示应用中，所述第一接合带轮11驱动齿轮减速传动装置23的输入轮16为它自己速度的两倍快。

为此，该装置包括，例如，附加皮带24，链接至所述第一接合带轮11，所述附加皮带24能够链接至从动构件。

其中一个所述带轮10（称为第一输入带轮）和所述第一接合带轮11，例如，安装为绕同一固定轴26自由旋转，所述第一接合带轮11旋转地链接至所述第一输入带轮10。

所述第一输入带轮10将能够是速度改变带轮或其中的一个。

所述第一旋转构件18或带轮或带轮中的一个（特别是第一输入带轮10）设计为能够被驱动构件驱动。同样地，第一输入带轮10具有齿轮减速传动比，例如，三。换言之，在所示应用中，第一输入带轮10旋转为发动机曲轴的三倍快。

速度改变带轮或所述速度改变带轮10、11以该方式确保在发动机的曲轴和用于压缩机的齿轮减速传动装置23的输入轴16之间的大约六的齿轮减速传动比。因此，通过齿轮减速传动装置23实现在曲轴和驱动轴22之间大约80的齿轮减速传动比。

所述第一输入带轮10将能够是在飞轮模式下操作的带轮。这特别具有避免扭矩从从动构件返回至驱动构件的优势。如果车辆的加速度设定点停止，通过供给发动机的空气压缩机，所述扭矩的返回可以发生。

如图3a、5a和7a中所示，当第一接合带轮11接合在旋转构件18上时，换言之，当绕组20通电时，机械扭矩被从驱动构件（这里是皮带9）传输到第一输入带轮10，从第一输入带轮10至旋转构件18，从旋转构件18至接合带轮11，从接合带轮11至附加皮带24，以及从附加皮带24至从动构件（这里是用于压缩机2的齿轮减速传动装置23的输入轮16），如由标记为25的箭头所示的。

相反地，如图3b、5b和7b中所示的，当第一接合带轮11解除接合时，换言之，当绕组20未被供电时，机械扭矩不被从驱动构件传输至从动构件，或通过不同路径传输。

在该主题上，根据图2和3的实施例，机械扭矩不从驱动构件传输至从动构件，扭矩的传输仍然在第一输入带轮10处。

就是说，如以下图中所示，本发明在其他实施例中使得可以针对驱动构件的同一旋转速度在至少两个不同速度下驱动从动构件。

为此，根据本发明的传输装置包括，例如，带轮12，称为第二输入带轮，能够在飞轮模式下操作，所述装置配置为使得当所述解除接合器件17在解除接合状态下时所述第二输入带轮12可将发动机扭矩传输至从动构件。换言之，扭矩在不通过解除接合器件17的情况下被传输。

当扭矩被解除接合器件17传输时，所述第二输入带轮12具有与所述装置的速度减少和/或齿轮减速传动比不同的速度减少和/或齿轮减速传动比。

所述第二输入带轮12能够被驱动构件驱动。其具有，例如，与第一输入带轮10相同的齿轮减速传动比，即，例如，齿轮减速传动比为三。换言之，在所示应用中，其旋转为发动机曲轴的三倍快。

如图4和5中所示，所述第二输入带轮12例如旋转地联接至从动构件，特别是通过能够被安装在同一轴29上。

根据该实施例，如图5a中所示以及如上所述，当第一接合带轮11接合在旋转构件18上时，换言之，当绕组20被供电时，机械扭矩被从驱动构件（这里是皮带9）经由第一输入带轮10、旋转构件18、接合带轮11和附加皮带24传输至从动构件（这里是用于压缩机2的齿轮减速传动装置23的输入轮16），且这以第一齿轮减速传动比发生，所述第一齿轮减速传动比源于被第一输入带轮10和第一接合带轮11确保的齿轮减速传动比，这里比为六。与被驱动构件驱动相比，第二输入带轮12因此被从动构件更快地驱动，且在飞轮模式下操作。

另一方面，如图5b和7b中所示，当第一接合带轮11被解除接合时，扭矩被所述第二输入轮12从驱动构件传输至从动构件，且这以仅源于第二输入轮12的速度减少比的速度减少比进行，这里速度减少比为三，如由标记为30的箭头所示的。第一接合带轮11实际上旋转，但仅在从动构件的作用下旋转。

换言之，当解除接合器件被激活时，与当第一旋转构件18与第一解除接合带轮11啮合时相比，从动构件被驱动为两倍慢。再次，换言之，在所示应用中，曲轴和压缩机的驱动轴22之间的齿轮减速传动比当解除接合器件17被激活时大约为40，以及当它们未被激活时大约为80。

于是将能够设想还针对更高的发动机速度使用压缩机2，其将使得可以省去涡轮增压器。

如在图6和7中所示的，根据另一实施例，还将可以提供第三带轮13，旋转链接至第二输入带轮12并被所述第一接合带轮11驱动旋转，例如，通过所述附加皮带24，以及提供补充解除接合器件26，设置在所述第三带轮13和从动构件（这里是用于压缩机的齿轮减速传动装置的输入轴）之间，以便允许从动构件被所述第三带轮12驱动或不驱动。

因此可以结合前述两个实施例的操作模式。实际上，根据第一配置，对应于图7a和7b，补充解除接合器件26允许扭矩在第三带轮13和从动构件之间通过，且取决于解除接合器件17的状态，传输装置根据第一或第二速度减少比将扭矩从驱动构件传输至从动构件。根据对应于图7c的另一配置，补充解除接合器件26被激活，阻止扭矩在所述第三带轮13和从动构件之间通过，且从动构件不被驱动构件驱动。

补充解除接合器件26包括，例如，第二旋转构件27和第二器件28，所述第二旋转构件27能够旋转地链接至从动构件，所述第二器件28用于所述第三带轮13与所述第二旋转构件27旋转地联接/解除联接。

第二联接/解除联接器件28将能够类似于第一联接/解除联接器件19。

所述第二输入带轮12、所述第三带轮13和第二旋转构件27例如设置在同一轴29上。

根据所示应用，解除接合器件17配置为根据上述阈值发动机速度被激活。为此，它们将能够包括，例如，控制装置，一旦所述阈值被跨过，所述控制装置打开或闭合设置在绕组20和其电源之间的开关。

为了传输装置的安装，将能够设置张紧辊。

在图1中描述的系统的特别示例中，第一带轮10和第二带轮12是交流发电机的带轮，特别是机动车辆的交流发电机；以及接合带轮11是空调压缩机带轮。

Claims (14)

1.一种用于在驱动构件和从动构件之间，特别是在热机（1）和供给发动机的空气压缩机（2）之间，传输机械扭矩的装置，所述传输装置包括：

至少一个第一带轮（10、11），在驱动构件和从动构件之间传输扭矩；

解除接合器件（17），作用在至少一个所述第一带轮（10、11）上，以允许当解除接合器件处于接合状态下时在驱动构件和从动构件之间进行扭矩传输，或当解除接合器件处于解除接合状态下时不在驱动构件和从动构件之间进行扭矩传输；和

被称为第二输入带轮的带轮（12），能够在飞轮模式下操作，所述装置配置为使得当所述解除接合器件（17）在解除接合状态下时所述第二输入带轮（12）可将扭矩从驱动构件传输至从动构件。

2.如权利要求1所述的装置，其中，解除接合器件（17）包括第一旋转构件（18）和第一器件（19），所述第一旋转构件（18）能够被驱动构件驱动旋转，所述第一带轮或所述第一带轮中的一个称为第一接合带轮（11），所述第一器件（19）用于将第一接合带轮（11）与所述第一旋转构件（18）旋转地联接/解除联接。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述联接/解除联接器件（17）包括绕组（20），所述绕组（20）产生电磁场，所述第一旋转构件（18）、所述第一接合带轮（11）和所述绕组（20）配置为当所述绕组（20）被电流供电时允许所述带轮（11）被所述旋转构件（18）驱动。

4.如权利要求2或3中的任一项所述的装置，包括附加皮带（24），链接至所述第一接合带轮（11），所述附加皮带（24）能够链接至从动构件。

5.如权利要求2至4中的任一项所述的装置，其中，被称为第一输入带轮（10）的一个所述第一带轮和所述第一接合带轮（11）安装为绕同一轴（26）自由旋转，所述第一接合带轮（11）旋转地链接至所述第一输入带轮（10）。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述第一输入带轮（10）是能够在飞轮模式下操作的带轮。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的装置，其中，当扭矩被解除接合器件（17）传输时，所述第二输入带轮（12）具有与所述装置的速度减少和/或齿轮减速传动比不同的速度减少和/或齿轮减速传动比。

8.如权利要求2至7中的任一项所述的装置，包括第三带轮（13）和补充解除接合器件（27），所述第三带轮（13）旋转地链接至第二输入带轮（12）并被所述第一接合带轮（11）驱动旋转，所述补充解除接合器件（27）设置在所述第三带轮（13）和从动构件之间，以便允许从动构件被所述第三带轮（13）驱动或不被其驱动。

9.如权利要求8所述的装置，其中，补充接合器件（27）包括第二旋转构件（28）和第二器件（29），所述第二旋转构件（28）能够旋转地链接至从动构件，所述第二器件（28）用于将所述第三带轮（13）与所述第二旋转构件（28）旋转地联接/解除联接。

10.如权利要求1至9中的任一项所述的装置，其中，所述带轮（10、11、12、13）中的至少一个，称为速度改变带轮，具有使得可以以与驱动构件不同的速度驱动从动构件的速度减少和/或齿轮减速传动比。

11.如权利要求10所述的装置，其中，所述第一输入带轮（10）是速度改变带轮或速度改变带轮中的一个。

12.如权利要求10所述的装置，其中，所述第一接合带轮（11）是速度改变带轮或速度改变带轮中的一个。

13.一种用于供给热机（1）的空气压缩系统，特别是用于机动车辆的热机，所述系统包括压缩机（2）和扭矩传输装置（3），所述扭矩传输装置（3）使得扭矩可以从被发动机（1）的曲轴（14）驱动的皮带（9）被获取且将所述扭矩传输至压缩机（2），所述传输装置（3）能够以第一传动比传输所述扭矩直到一定发动机速度阈值，且在所述阈值之上不再传输所述扭矩，或以较低传动比传输所述扭矩。

14.如权利要求13所述的系统，其中，所述传输装置（3）与根据权利要求1至12中的任一项所述的装置一致。

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